Пиролизные котлы: Как выбрать пиролизный твердотопливный котел отопления, принцип работы котла и особенности

Пиролизные котлы – стоит ли приобретать

Пиролизный котел имеет свои недостатки и особенности, которые стоит знать потребителям, прежде чем делать выбор в пользу той или иной теплогенерирующей техники. Авторитетные специалисты охотно перечисляют именно недостатки в первую очередь…

Кто и как производит пиролизные котлы

Интересен тот факт, что именитые производители отопительной техники, пиролизные котлы или не производят вовсе, или имеют по одной линейке образцов, скорее экспериментальной, как дань моде.

В каталогах, на выставках солидные фирмы бочкообразную продукцию с большой загрузкой дров не показывают вовсе, объясняя это тем, что не находят в данной идее преимуществ.

Так называемые пиролизные котлы (большие металлоемкие устройства с дожигом газов, снабженные вентилятором и большой камерой для тления дров) делают те, кто гоняется за сиюминутным настроением потребителей, — мелкие фирмы, вплоть до гаражных производств.

Разберемся — почем такая ситуация?

Что подразумевается под названием пиролиз

Пиролиз – генерирование горючего газа и его последующее сжигание, — происходит во всех твердотопливных котлах, в большей или в меньшей степени. Такой же процесс идет и в обычной печи, — при горении дров или угля, в каком-то месте не хватает кислорода, появляется угарный газ CO, затем он находит недостающий кислород и сгорает, выделяя тепло, превращаясь из яда в обычный углекислый газ – CO2.

В качестве экспериментов еще 1950-х годах была разработана схема котельного оборудования, где сначала топливо тлело при недостатке кислорода, затем полученное СО дожигалось во вторичной камере. Но идеи не были воплощены, как не дающие ни каких преимуществ с весомыми недостатками и дорогостоящие.

Теперь же в рекламках ядовитый угарный газ СО называют – «древесный газ».

Схема, особенности работы

Вторично в 2000-х годах, когда у среднего производителя появились достаточные производственные возможности и материалы, началось производство на бытовом уровне. У потребителя лживая реклама вызывала интерес, — появились продажи и прибыль.

Схема пиролизного котла обычная – в большой камере закладка дров сначала разгорается, затем автоматика перекрывает воздух и при его недостаче дрова тлеют длительное время.
Выделяющийся угарный газ и большое количество зольных частиц – чистого углерода С смешивается с подогретым воздухом во вторичной камере, где и догорают.

В этой горелке всегда красноватое пламя – прямой признак реакции с участием углерода.

Особенность конструкции

Особенность конструкции «пиролизный котел» — наличие вентилятора 50 – 100 Вт мощностью, принудительная подача воздуха. Причем происходит движение воздуха и в первичной камере между дров, за счет завихривания (содания разрежения) в месте расположения подающей форсунки.

Наличие датчиков и управляющей автоматики, которая обеспечивает режимы работы.
Большой размер, дополнительные металлические детали, камеры.

Основное конструкционное отличие – большая загрузка дров и наличие вокруг них всех «обвесов» из автоматики, форсунок, камер сгорания.

Цена пиролизного котла

Но для потребителя пиролизный котел в первую очередь отличается большой ценой.
Нужно сравнивать одинаковые по мощности и по классу исполнения изделия. Окажется что цена пиролизного котла будет больше, чем у изделия классической конструкции в 2 – 3 раза.

У «не гаражных» производителей изделие под названием «пиролизное», обычной домашней мощности, будет стоить 150 тыс р. А «классический котел» — 50 тыс р.
У менее знаменитых разница в цене в 2 раза – примерно так 75 тыс. р. и 35 тыс р.

За что же нужно платить больше на 50 – 100 тыс рублей? В чем выгода? За сколько времени и каким образом окупится эта сумма…

Настоящие технические характеристики

Более-менее серьезные производители стараются не давать истинных технических характеристик пиролизных котлов. Иначе все увидят, что ничего там особенного там нет. Их заменяют рекламными возгласами, лозунгами, или подачей лживых характеристик через вторичные источники, без ответственности.

Если же отыскать паспортные данные пиролизного котла именитого производителя, например Buderus ,т о вдруг окажется что КПД составляет всего-навсего 87%
А у обычного котла – 80%
Где же сказочный «золотые горы» сэкономленных дров?

Насколько экономичный пиролизный котел

Подсчитаем для обычной мощности среднего дома, экономию с пиролизным котлом. Например, сожжем в обычном устройстве за сезон 7 месяцев дров на 20 тыс. руб. При этом на пиролизе сэкономим около 1800 руб, — расход дров на 18200 тыс. руб.

Но вентилятор мощностью 80 Вт., проработав 7 месяцев при цене за 1кВт электроэнергии около 5 рублей, скушает более 1500 руб. Итого, — экономия не больше 200 рублей в год. Т.е. потраченные 50 тыс. рублей не окупятся никогда.

Даже если каким-то образом экономия будет 1000 рублей (чудо-КПД более 92%), — все равно 50 лет – не серьезный срок для окупаемости. Самый большой максимум — дополнительная стоимость котельного оборудования должна окупаться за 10 лет. Иначе оно не выгодно. Таких показателей нет и близко.
Что же привлекает пиролизный котел потребителя при такой цене, — большая загрузка!

Недостатки пиролизного котла

Имеется возможность поджечь много дров, после чего они горят постепенно 12 часов и более. К агрегату нужно подходить один – два раза в сутки. Это нравится потребителю больше всего.

Но взамен пользователь в частном доме получает большие недостатки:

• Нельзя топить сырыми дровами, котел на них просто не работает. Теплоотдача сырых дров в 2 раза ниже – энергия уходит на испарение воды, в результате они не тлеют.
• Весьма не желательно применять древесину которая дает смолу, — сосну, ель, березу, — отложениями они сильно загрязняют бочку, камеры, форсунки, затем это все проблематично очищать. А чем же топить?
• Не редко возникает перерасход дров в межсезонье, когда нужно подтопить слегка в холодную ночь… Чем фактически полностью нивелируется повышенный КПД.
• Зола, которая обязательно остается от дров, выносится струей в дымоход. Дымоход загрязняется, зола оседает беспорядочно, «по ветру» загрязняя все вокруг.
• Поломка, неправильная работа, не настроенная автоматика угрожает массовым выбросом СО, большим перерасходом дров – угарный газ и древесные частицы не догорают полностью.
• Большая цена, необоснованный расход денег.

Что выбрать — чем выгоден классический котел

Обычный котел на естественной тяге отличается тем, что сразу может работать с максимальной подачей кислорода без поломок, всегда, с любыми дровами. Такая безотказность не может не привлекать. При этом зола остается где ей и положено быть – в зольнике, а не сыпется на головы людям, — зольность это физическая характеристика древесины, которая полностью сгорать не может.

Но он может выполнять и функции пиролизного – цепочка от настроенного термостата управляет воздушной заслонкой в современных моделях, котел переходит на тление, с подачей вторичного воздуха.
При этом цена среди отопительного оборудования – самая демократичная.

Чтобы уменьшить количество подходов к классическому котлу для его обслуживания до 1 – 2 в сутки есть несколько методов по увеличению аккумуляции генерируемого тепла. Самый действенный – внедрение теплоаккумулятора, или возведение теплоемких массивных конструкций. При этом сам агрегат желательно применить несколько более мощный, — с большей отдачей на аккумуляцию за одну топку.

Особенности выбора пиролизных твердотопливных котлов

Ежегодное подорожание основных энергоносителей, газа и электричества, заставляет жителей искать альтернативные варианты отопления. Ископаемые виды топлива, такие как уголь и торф хорошо знакомы для жителей глубинки. Не стоит списывать со счетов древесное топливо. Дрова до сих пор остаются популярным топливным ресурсом для жителей центральных и северных районов нашей страны. Доступность, относительно невысокая стоимость твердого топлива делает его реальным конкурентом газу и электричеству, особенно когда речь идет об индивидуальном домашнем отоплении. Печное отопление возвращается в нашу жизнь только уже в другом, более совершенном и модернизированном виде.

Для жителей частного сектора, владельцев загородных домов повышенный интерес представляют пиролизные твердотопливные котлы. Традиционные отопительные приборы на твердом топливе сегодня уступают место новым моделям, обладающими высокими технологическими характеристиками. Причина популярности, которой сегодня пользуются пиролизные котлы, кроется в высокой эффективности агрегатов этого типа.

Что собой представляют котлы для отопления твердотопливные, пиролизного типа, разберемся подробнее.

Что такое пиролиз

Твердотопливный котел, работающий на угле или на дровах по старой, традиционной схеме – это уже пережиток прошлого. Несмотря на то, что твердое топливо продолжает оставаться относительно доступным, многих смущает невысокая эффективность обогрева жилого помещения, отапливаемого традиционными твердотопливными котлами. Ситуация сегодня в корне изменилась. На рынок отопительной техники пришли пиролизные котлы, экономичные, высокоэффективные и мощные агрегаты. Огромные технологические оборудования этого вида обязаны пиролизу, инновационному процессу сжигания твердого топлива.

Пиролиз представляет собой процесс равномерного распада органических соединений под воздействием высокой температуры. Искусственно ограничив доступ воздуха, можно превратить обычное горение топлива в медленно текущий термический распад органических соединений. В процессе тления органического топлива помимо тепловой энергии выделяется большое количество газообразного горючего вещества. В результате процесса получается древесный газ и древесный уголь. Другое название конечного продукта — кокс, органическое вещество, на 90% состоящее из углерода.

Полученный в результате пиролиза древесный газ является отличным топливом. Попадая во вторичную камеру сгорания, насыщенную кислородом, в процессе горения газообразное вещество выделяет огромное количество тепловой энергии.

Важно! Контактируя с углеродом, пиролизный или древесный газ практически полностью выгорает, оставляя после себя СО2 и водяной пар. Количество углекислого газа в этом случае в три раза меньше, чем выделяется при обычном сжигании древесины. Такое качество немаловажно при массовом использовании твердотопливных котлов для отопления жилых помещений.

Количество золы, оставшейся после сгорания древесного газа незначительно, что существенно облегчает чистку отопительного котла.

Этапы пиролиза

Что бы понять принцип работы пиролизного котла нужно иметь представление, что и зачем происходит на каждом этапе. Твердотопливный котел этого типа имеет две камеры сгорания. В первой камере сгорания осуществляется досушивание древесины. Температура котла в этот момент составляет 450 0 С. На этом этапе начинается генерация продуктов горения в газообразное вещество — древесный газ. Смешиваясь с подаваемым с помощью вентилятора разогретым, вторичным воздухом, газообразное вещество горит уже при температуре 560 0 С.

На данном этапе экзотермическая реакция набирает силу, создавая в итоге высокую интенсивность горения. Газ поступает во вторую камеру, где уже с помощью подаваемого кислорода горит значительно интенсивнее. Температура во второй камере сгорания составляет 1100 0 С.

*
На каждом этапе из получаемых в результате горения продуктов выжимается максимально возможное количество полезной работы, соответственно КПД котла значительно увеличивается. Для оптимизации работы отопительного котла в рабочем режиме, конструкция пиролизного котла имеет шиберы (задвижки). В чем суть этих приспособлений?

После включения пиролизный котел работает в обычном, печном режиме. При полной загрузке котла топливом с помощью шибера можно выставить наиболее эффективный пиролизный режим горения. В отличие от традиционного горения экзотермической реакцией можно управлять. Такая особенность дала возможность сделать пиролизные котлы автоматизированными нагревательными приборами. Благодаря пиролизу удалось полностью использовать топливные возможности древесины, доведя в результате горения КПД котла до высоких значений. Автоматизация всего процесса минимизирует человеческий фактор, снижает расход топлива.

В плане выбора топлива, пиролизные котлы всеядны. Для отопления жилого дома с помощью твердотопливного котла пиролизного типа подойдут дрова и опилки, брикеты из древесины и торфа, пеллеты.

Устройство и принцип работы котла

Ранее было уже сказано, что котлы этого типа имеют камеры. Топка разделена на газифицирующую камеру, в которую осуществляется загрузка топлива и непосредственно — камера сгорания.

На рисунке схеме показано внутреннее устройство твердотопливного котла пиролизного типа

В первую камеру, куда ограничен приток воздуха, загружается топливо. Котел запускается и работает в обычном режиме. При медленном горении топливо начинает пиролизироваться, выделяется древесный газ, который поступает уже во вторую часть топки, в камеру сгорания. С этого момента твердотопливный котел выходит в рабочий режим. Теперь начинается процессы, которые в корне отличают пиролизный тип горения, твердотопливные отопительные котлы длительного горения от процесса прямого сжигания и от традиционных котлов.

В первой камере потери тепла минимизируются. Обычно в моделях твердотопливных котлов длительного горения пространство между первой и второй камерой заполняют колосники, на которые укладывается топливо.

На заметку: уже здесь можно обнаружить первое существенное отличие конструкции пиролизных котлов от обычных, твердотопливных котлов. Первичный воздух поступает в камеру сверху, поэтому топливо начинает медленно гореть сверху вниз. Действует так называемый принцип верхнего дутья. Тяга в первой камере принудительная.

Вторая часть топки — камера сгорания, куда поступает горючий древесный газ. Камера наполняется вторичным, разогретым воздухом. Здесь уже действует принцип двойного дутья.

После выхода котла на нормальный, рабочий режим, доступ воздуха в первую камеру существенно ограничивается. Процесс горения практически прекращается, переходя в состояние тления. Топливо прогорает постепенно. Каждый предыдущий слой топлива в процесс тления постепенно задействует последующий слой. Медленное тление сопровождается постоянным выделением древесного газа. За счет этого процесса, твердотопливные пиролизные котлы еще принято называть котлами длительного горения.

Для справки: при правильных тепловых расчетах одной загрузки топлива может хватить на 12 часов нормальной работы котла. В поддерживающем режиме пиролизные котлы могут работать длительное время без участия человека. В некоторых моделях этот показатель составляет 24-48 часов.

Во второй, основной камере сгорания горит только древесный газ, который при контакте с вторичным воздухом (нагретый до t 300 0 С) дает огромное количество тепловой энергии. Только сейчас тепловая энергия вступает в работу, нагревая теплоноситель, циркулирующий в теплообменнике. Т.е в конструкции твердотопливных котлов пиролизного типа подогрев теплоносителя осуществляется не за счет прямого горения твердого топлива, а уже за счет сжигания вторичного продукта горения – пиролизного газа, горючего газообразного вещества. В этом и есть основное отличие котлов данного типа от твердотопливных котлов других видов.

Преимущества газогенераторных котлов

Имея представление о том, как устроен твердотопливный пиролизный котел, какой принцип действия лежит в основе этого нагревательного прибора, можно решить для себя определенные выводы. Стоит ли ставить у себя дома такой агрегат, насколько работа твердотопливного котла длительного горения будет оправдана и эффективна для домашней системы отопления. Здесь важно учесть те преимущества, которыми обладают пиролизные котлы, а именно:

• высокий КПД, до 85%, в сравнении с отопительными котлами на твердом топливе других видов;
• большая загрузочная камера (соотношение полезного объема к мощности котла самое значительное);
• простота и удобство очистки камеры сгорания (чистка нерегулярна);
• стальной жароустойчивый теплообменник;
• экологически чистый процесс горения (отсутствие вредных для здоровья продуктов горения);
• широкий выбор топливного ресурса;
• экономичный расход топлива;
• автоматизация процесса регулировки работы котла.

На некоторых пунктах следует остановиться подробнее.

Экология является важнейшим фактором, на который обращается внимание во время эксплуатации твердотопливных котлов. Пиролизные котлы в этом плане просто подарок для хозяина дома. В процессе горения топлива вместо дыма и гари выделяется углекислый газ и водяной пар, вещества без запаха и цвета. Количество недогоревших частиц органического топлива в данном случае сведено к минимуму. Благодаря пиролизу котлы этого типа могут работать практически на любом органическом топливе.

Минимальное количество сажи и копоти, скопившейся внизу камеры сгорания, легко удаляется во время чистки котла.

На заметку: Отходы деревообработки и швейного производства могут использоваться в качестве топлива. Здесь уместно говорить об использовании в качестве топлива вторичного сырья. Одновременно с обогревом в котлах пиролизного типа осуществляется утилизация отдходов. Такие котлы, как правило, ставят на предприятиях деревообрабатывающей отрасли, используют в швейном и кожевенном производстве.

Большая загрузочная камера позволяет загрузить в котел за один раз значительное количество топлива. У пиролизных котлов среди всех твердотопливных котлов самое высокое значение соотношения полезного объема к мощности котла. Другими словами, чем больше загрузили топлива, тем дольше котел работает без вашего участия. На этом строиться и рецепт высокой эффективности отопительных приборов этого типа.

В таблице приведены технологические параметры пиролизных твердотопливных котлов различной мощности

*
В отличие от других моделей, которые очень трудно поддаются регулировке в силу своей инертности, пиролизные котлы наоборот, прекрасно поддаются управлению. Наличие на новых моделях автоматики обеспечивает практически полную автономность твердотопливных котлов длительного горения.

Недостатки газогенераторных котлов

Принцип работы твердотопливных котлов длительного горения настолько практичен и выгоден, что говорить о наличии недостатков для данной отопительной техники, только занимать время.

Единственным существенным недостатком подобной техники — высокая стоимость оборудования. Несмотря на то, что котлы имеют высокую рентабельность и окупятся в процессе эксплуатации, первоначально придется вложить довольно крупные средства.

Другим аспектом, на который следует обратить внимание, является существенные технологические ограничения по влажности топлива. Пиролиз возможен только с сухим и подготовленным топливом.

На заметку: если дрова или пеллеты имеют влажность более 20%, ваш газогенератор останется холодным. После подачи первичного воздуха, слабое пламя просто потухнет.

Большая часть моделей пиролизных агрегатов для промышленного использования, работают на принудительной тяге. Здесь уместно говорить о необходимости постоянного электроснабжения нагнетательных насосов.

Горение в первой камере нагревательного прибора пиролизного типа может исчезнуть ввиду низкой температуры теплоносителя, циркулирующего по контуру отопления. При отоплении больших помещений нередко возникают ситуации, когда обратный поступает остывший теплоноситель. Для предотвращения внеплановой остановки аппарата во время подключения часто используется дополнительный контур с подмесом, через трехходовый клапан. Можно обойтись установкой байпаса — обходной трубы.

Использование котлов в быту

В результате знакомства с агрегатами пиролизного типа, было уже сказано о том, где и как может использоваться оборудование этого вида. Идеальным местом для твердотопливного прибора станет деревообрабатывающее производство, мебельные и целлюлозно-бумажные предприятия. Одним словом объекты, где постоянно, в огромных количествах имеются отходы промышленной древесины.

Если возникло желание оборудовать домашнее автономное отопление на базе пиролизного котла, вам следует подумать о дровяном складе. Одновременно с этим придется все дрова предварительно подвергать дополнительной сушке. Решить задачу быстрее и проще поможет пеллетный котел.

Отопительное оборудование этого типа аналогично по конструкции и устройству пиролизным агрегатам длительного горения. Единственное отличие, в качестве топлива используется горючие гранулы или пеллеты, продукты вторичной обработки древесных и органических отходов производства.

Практически все модели оснащены приспособление автоматизированной подачи, что значительно облегчает процесс загрузки топочной камеры. Компактные размеры, которые имеют пеллетные аппараты, позволяют их легко устанавливать в частных домах.

Грамотное подключение, заготовка топлива и соблюдение эксплуатационных требований, делают твердотопливные газогенераторы эффективным и удобным источником тепла.

Принцип работы твердотопливных пиролизных котлов

Здесь вы узнаете:

• Принцип работы традиционных котлов
• Как работают пиролизные котлы
• Немного химии и физики
• Обеспечение длительного горения
• Достоинства и недостатки пиролизных котлов

Традиционные твердотопливные котлы отопления отличаются своей простотой. В их конструкции нет практически ничего, кроме топки, дверок, термометра и теплообменника. Данная простота приводит к низкому КПД и быстрому сгоранию дров. Поэтому в этом обзоре мы будем рассматривать принцип работы пиролизного котла – он более сложен конструкционно, но у него более высокий КПД. А еще этот агрегат порадует длительным горением от одной закладки дров. Как это реализуется – расскажет наш обзор.

Принцип работы традиционных котлов

Работа пиролизного котла не отличается особой сложностью. Но для того чтобы можно было понять все преимущества пиролизной схемы, следует немного поговорить про традиционную схему. Она предусматривает прямое сгорание дров в топке отопительного агрегата. Выделяемое тепло отправляется через теплообменник в систему отопления. Еще дикая часть тепла улетает в дымоходную трубу, отправляясь в атмосферу.

Простота принципа работы традиционного котла позволяет не заморачиваться с усложнением его конструкции. Тут всего два важных узла – это топка тех или иных размеров, а также теплообменник, изготовленный из стали или чугуна. Никаких систем автоматики здесь нет, а регулировка температуры осуществляется путем открытия или закрытия дверцы поддувала. Нужный режим работы контролируется с помощью термометра. В отличие от пиролизных котлов, интенсивность горения регулируется в минимальных пределах.

Давайте посмотрим, в чем заключаются недостатки схемы прямого сгорания древесного топлива:

• Слишком быстрое сгорание, почти неконтролируемое – не позволяет выставить нужный режим работы;
• Нельзя подключить следящую электронику – все операции по регулировке интенсивности горения придется проделывать самостоятельно, с помощью заслонки;
• Пониженный КПД – принцип работы классических котлов, в отличие от пиролизных, подразумевает удаление большого количества тепла в атмосферу. Одновременно с этим отмечается пониженная теплотворная способность дров при их естественном горении;
• Нужно постоянно подбрасывать все новые порции дров – особенно если агрегат не оснащен большой топочной камерой.

Но есть и неоспоримые преимущества:

Разнообразие возможных видов топлива для твердотопливных пиролизных котлов поражает воображение: дрова, брикеты, опилки, измельченные ветки, пеллеты, кокс, уголь, торф.

• Энергонезависимость – в отличие от пиролизных котлов, принцип действия традиционных агрегатов не предусматривает подключения к электросети;
• Предельная простота конструкции – единственное, что может тут сломаться, это теплообменник. Но поломки можно избежать, если выбрать котел с теплообменником из чугуна;
• Нетребовательность к дровам – если в топке уже горит порция древесины, в нее можно докинуть даже полусырые поленья. Не имеет особого значения и сорт древесины;
• Доступная стоимость – пиролизные котлы, о принципе работы которых мы будем рассказывать в данном обзоре, стоят существенно дороже.

Таким образом, даже у самого несовершенного оборудования можно отыскать те или иные недостатки.

Как работают пиролизные котлы

Принцип работы пиролизного котла заключается в генерации горючих газов и из последующего сжигания. Для того чтобы можно было понять, как он работает, следует вспомнить интересный опыт из школьного учебника физика. Там предлагалось заключить немного древесной щепы в стеклянную колбу, заткнутой пробкой с тонкой трубкой. Колба помещалась под горелку, спустя некоторое время в ней начиналась реакция пиролиза. После этого из трубки начинали выходить горючие газы, которые легко поджигались и горели ярким пламенем.

Принцип действия пиролизного котла основан на аналогичной реакции, только в больших масштабах. Здесь задействованы две камеры:

• Камера сгорания – в ней осуществляется предварительный розжиг топлива, после чего дрова находятся здесь в режиме медленного тления, с ограниченным доступом воздуха;
• Камера дожигания – здесь горят продукты пиролиза, рождая тепло, отправляющееся в жаротрубный теплообменник.

Все это хозяйство охлаждается водяной рубашкой.

Камеры сгорания в пиролизных котлах могут располагаться в любых последовательностях. Например, друг над другом или последовательно, друг за другом. Также встречаются агрегаты, в которых дожигание осуществляется под основной топкой. Регулировка интенсивности горения осуществляется с помощью дутьевого вентилятора или с помощью дверки поддувала. Следует отметить, что диапазон регулировки достаточно большой – при необходимости, пламя может быть потушено практически полностью.

Принцип работы пиролизного котла предусматривает предварительный розжиг древесного топлива. Нам нужно, чтобы дрова хорошо занялись пламенем. Для этого открываются дроссельная заслонка и поддувало, в топку закладывается порция дров с мелкими лучинками для розжига. Поджигаем, дожидаемся появления устойчивого костерка. Теперь наш пиролизный котел готов к полноценному запуску. Производим следующие действия:

Благодаря конструкции пиролизного котла горячий воздух вылетает в дымоход не сразу, а проходит сначала через специальный отсек. Это позволяет системе значительно повысить свой КПД в сравнении с обычными котлами.

• Закрываем дроссельную заслонку;
• Закрываем дверцу поддувала;
• Включаем автоматику;
• Наблюдаем за ростом температуры в системе.

Давайте посмотрим, как работает пиролизный котел внутри – здесь происходит масса интересного. Во-первых, после перекрытия доступа кислорода наше веселое пламя превращается в тлеющие угольки. А во-вторых, после запуска автоматики включается дутьевой вентилятор, продукты пиролиза направляются в камеру дожигания, где начинает бушевать мощное пламя. Такой принцип работы реализуется во всех пиролизных котлах. Различия только в схеме регулировки – где-то за автоматическую регулировку отвечает электроника, а где-то простая механика.

Немного химии и физики

Интересны и физико-химические процессы, происходящие в пиролизных котлах. Принцип работы традиционных агрегатов заключается в прямом сгорании, когда пламя играет прямо на поверхности дров. Здесь же все происходит по-другому. Горение в основной топке происходит примерно при +400-500 градусах, что на порядок меньше, чем в традиционных агрегатах. Отправляясь в камеру дожигания, продукты пиролиза сгорают при температуре до +1100-1200 градусов.

Дутьевой вентилятор позволяет нагнетать пламя пиролизных газов до очень высоких температур. Вместо него порой используют поддувало, но эффективность подобного решения оставляет желать лучшего.

Еще одно интересное отличие в принципах работы заключается в температуре выхлопных газов. В традиционных отопительных агрегатах она составляет +300-400 градусов. В пиролизных агрегатах она составляет +140-160 градусов – чуть выше, чем в газовых агрегатах. А это означает, что подавляющая часть тепла ушла в отопительную систему, а не отправилась в атмосферу.

Продукты пиролиза в пиролизных котлах создаются в бедной кислородом среде – как и в той стеклянной трубке на уроках физики. Тяга может быть искусственной, как в примере выше, так и естественной, как это реализовано в энергонезависимых пиролизных котлах. В остальном принцип действия одинаков. Попадая в камеру дожигания, газы сгорают с образованием высокотемпературного пламени. Причем сгорание довольно глубокое, с минимальным выделением вредных оксидов углерода и азота.

Обеспечение длительного горения

Принцип работы пиролизного котла длительного горения прост, как спичечный коробок. Все дело в том, что подобные котлы изначально оснащаются внушительными камерами сгорания. Сюда помещается большое количество древесного топлива. Поэтому горение здесь очень длительное – одной закладки в некоторых агрегатах хватает на 10-12 часов. Заложив утром дрова, можно целый день заниматься своими делами, а не заглядывать каждые 5 минут в топку. То же самое и вечером – загружаем дрова и отправляемся спать.

Длительное горение обеспечивается и самим принципом работы пиролизных котлов, а точнее, самой реакцией пиролиза. Большие топки присутствуют и в традиционных отопительных агрегатах, но пиролиз позволяет еще больше замедлить процесс горения. Причем не просто замедлить, но и обеспечить дополнительный забор тепла. А в особо мощных агрегатах тепло затрачивается и на дополнительный охлаждающий контур – поступающая отсюда теплая вода может использоваться для любых хозяйственных нужд.

Достоинства и недостатки пиролизных котлов

Теперь вы знаете, в чем заключается принцип работы пиролизного котла. Фактически это газогенераторная установка, дающая большое количество тепловой энергии. Если сравнивать теплотворность древесины в прямом сгорании и в пиролизном, то во втором случае она на 10-15% выше. Благодаря этому снижаются расходы на топливо. Давайте рассмотрим основные достоинства пиролизных печей, вытекающие из их принципа работы:

В зависимости от конструктивных особенностей камера дожига может располагаться как под, так и над топкой загрузки топлива. В плане производительности оба варианта практически равнозначны.

• Экономичность – возможность экономить топливо очень важна, ведь полный грузовик дров стоит довольно дорого;
• Повышенное тепловыделение – принцип работы пиролизных котлов позволяет извлечь из килограмма поленьев больше энергии, чем при их прямом сгорании;
• Длительная работа от одной закладки дров – позволит спокойно заниматься домашней работой, а не сидеть у пиролизного котла, чтобы заложить в его ненасытную топку очередную порцию поленьев;
• Экологическая чистота – благодаря горению при максимальной температуре, снижается количество вредных выбросов в атмосферу;
• Возможность регулировки интенсивности горения в довольно больших пределах – обеспечивает более точный температурный контроль;
• Легкость в обслуживании – пиролизные котлы снабжаются дверками для доступа в камеры сгорания и дожигания, а также для доступа к зольнику;
• Повышенный КПД – для некоторых моделей он составляет до 90%. Такой показатель характерен разве что для газовых агрегатов, да и то не для всех;
• Возможность обогрева зданий большой площади – для этого выпускаются пиролизные котлы повышенной мощности. По своему принципу работы они мало чем отличаются от своих маломощных собратьев.

К сожалению, не обошлось и без недостатков:

• Внушительные размеры – даже самые маломощные пиролизные котлы отличаются своими габаритами. В них большие теплообменники и сразу две камеры сгорания + зольник. Кроме того, в оборудовании нередко присутствуют водяные рубашки, служащие для их охлаждения – их толщина составляет до нескольких сантиметров;
• Повышенные требования к дровам – при использовании сырых дров генерация продуктов пиролиза может быть затруднена. Поэтому поленья для пиролизных котлов должны храниться в сухом месте, иначе работа оборудования будет отличаться низкой стабильностью – пары воды помешают нормальному протеканию реакции пиролиза;
• Высокая стоимость – даже при самостоятельной сборке затраты будут высокими, ведь для этого потребуется хорошее листовое железо. Стоимость заводских образцов составляет от 50-60 тыс. рублей и выше, в зависимости от мощности;
• Отдельные модели требуют подключения к электросети – их принцип работы заключается в использовании электронного управляющего модуля, который управляет работой дутьевого вентилятора. Для обогрева зданий без электрификации используются пиролизные котлы с механическим управлением – они обладают все тем же принципом работы.

Больше всего потребителей смущает высокая стоимость оборудования. Но если хочется ощутить экономию на топливе и обеспечить хороший температурный контроль при работе на дровах, следует приобрести пиролизный котел.

FAQ по пиролизным котлам

Выбор системы отопления для дома, а вернее будет сказать, выбор отопительного котла, зависит, в первую очередь, от доступного источника энергии. Не вдаваясь в теорию и описание различных принципов получения тепловой энергии, отметим, что на долю твердотопливных котлов сегодня приходится изрядный процент. Да, не всем повезло с магистральным газом на участке, и не каждый дом имеет достаточный уровень утепления и выгодный энерготариф для обогрева электричеством. В этом случае современные твердотопливные котлы способны достаточно эффективно решать задачи отопления.

Однако параметры выбора на этом не исчерпываются. Что нужно потребителю от системы отопления? Ответы лежат на поверхности, это: экономичность, безопасность, долговечность, комфортная эксплуатация и простота управления. Всем этим параметрам в наибольшей мере соответствуют пиролизные котлы, однако мало кто из потребителей четко представляет, как они работают и какими должны обладать характеристиками, чтобы выбор был оправдан.

Принцип работы пиролизного котла

Немного теории. Пиролизный котёл представляет собой разновидность твердотопливного котла, в котором топливо (например, дрова) и выходящие из него летучие вещества сгорают раздельно. За счет реализации данного принципа достигается более полное сгорание топлива и существенно повышается эффективность оборудования.

В пиролизных котлах топка разделена на две части. В первую часть (камера загрузки) загружается топливо с высоким выходом летучих веществ. Традиционно это дрова, топливные брикеты и уголь. Их поджигают и закрывают дверцу. При недостатке воздуха и под действием высокой температуры (около 500°С) происходит обугливание и выделение древесного газа, собственно, это и есть пиролиз. Выделившийся газ поступает во вторую камеру, там к нему подмешивается вторичный воздух, в котором пиролизный газ сгорает при температуре близкой к температуре горения магистрального газа (свыше 1300°С). Часть тепла поступает к нижнему слою дров для поддержания процесса пиролиза, остальное тепло утилизируется для нагрева теплоносителя.

«К чему такие сложности?» —спросите вы. Горят себе дрова и горят. Все дело в том, что обычный дровяной котел, даже энергозависимый, с принудительной воздухоподачей, не может похвастаться высоким КПД, самое большое – это 70%. В то время как качественный пиролизный котел способен выдать КПД на уровне 90%. Это к вопросу об эффективности. Продолжим. Обычный твердотопливный котел постоянно нуждается в присутствии оператора, даже такая разновидность, как котлы длительного горения требуют периодического контроля (раз в 2-4 часа). Пиролизный котел, даже в лютые морозы, работает на одной загрузке до 10 часов без необходимости регулярного контроля. Это к вопросу об удобстве эксплуатации.

Здесь, вполне логично, возникает вопрос о долговечности такого оборудования, ведь 1300˚С – это не шутки. Тут как при выборе автомобиля: выбираем качество – не знаем проблем долгие годы. Для примера рассмотрим пиролизные котлы ATMOS, которые по праву можно считать «мерседесом» среди аналогов. И рассмотрим мы их через те моменты, которые определяют качественные показатели хорошего пиролизного котла.

Конструкция правильного пиролизного котла

Для разделения процесса горения на несколько фаз, конструкция пиролизного котла должна в обязательном порядке состоять из двух камер, расположенных друг над другом. В верхней камере загрузки (газифицирующая камера) топливо тлеет при высокой температуре и недостаточном количестве воздуха.

Образовавшийся пиролизный газ посредством вентилятора поступает в нижнюю камеру сгорания через керамическую форсунку и смешивается с подогретым воздухом. В нижней камере происходит полное сгорание пиролизного газа при температуре выше 1300°С. В то время как температура горения сухих дров в типовом твердотопливном котле достигает не более 850°С. В результате процесса пиролиза происходит практически полное сгорание загруженного топлива с образованием минимального количества золы – не более 1% от исходной массы дров. В традиционном же котле, добавляется еще и сажа, что требует регулярной чистки и ухода.

Важная деталь, обеспечивающая котлам ATMOS высокие эксплуатационные характеристики – это наличие защитных керамических элементов в камере горения. Почему это так важно? Как уже отмечалось выше пиролизный газ в смеси с кислородом сгорает при температуре около 1300°С. Длительное воздействие столь высокой температуры, да еще и узконаправленное (факел), способно разрушить не только сталь, но и чугун. В самых последних версиях котлов ATMOS керамическая облицовка установлена также и в верхней камере, что позволяет увеличить температуру самого пиролизного процесса и повысить эффективность оборудования. Само по себе наличие керамической облицовки в котле можно считать своеобразным индикатором его эффективности. Отсутствие таковой является ярким свидетельством того, что температура в камере сгорания не превышает 1000°С, иначе котел очень скоро выйдет из строя. А значит по своему КПД он будет ближе к обычным твердотопливным котлам.

Всегда следует обращать внимание на качество сборки. Большинство твердотопливных котлов сегодня выглядят так, будто их варили безлунной ночью нетвердыми руками. Котлы ATMOS отличаются ювелирным качеством сборки и изготовлены из стали толщиной 6-8 мм. Дверцы котла выполнены из котлового чугуна, благодаря чему на протяжении всего срока службы их «не ведет». С внутренней стороны дверцы оснащены термически устойчивыми пластинами, что защищает котел от лишних теплопотерь, а дверцы – от перегрева. Уплотнения по периметру выполнены из термостойкого каната и обеспечивают максимальную плотность и легкость закрытия дверцы.

Следующая составляющая качественного котла – это обеспечение комфортной эксплуатации. Котлы ATMOS оснащены оптимальным набором приборов измерения, управления и защиты. При этом всегда есть возможность модернизации с установкой интеллектуальной автоматики. Благодаря чему, к котлам можно подключать целый набор датчиков для контроля температуры в котле, трубопроводах, тепловом аккумуляторе, бойлере ГВС, в помещении и на улице.

Как обеспечить пиролизному котлу дополнительную эффективность

Прежде всего – это качество топлива. Так, при влажности топлива выше 20%, производительность котла может снизится до 50% от указанного номинального значения, поэтому использовать следует только сухие дрова.

Также, при реализации системы отопления на базе пиролизного котла, в нее рекомендуется включать теплоаккумулятор (большой бак с хорошей теплоизоляцией). Установка теплоаккумулятора, в первую очередь, продлевает срок службы котла и позволяет более экономно расходовать топливо. Дело в том, что пиролизные котлы достигают максимальной эффективности при работе в полную мощность. Если в моменте вам не нужно такое количество тепловой энергии здесь и сейчас, то она «накопится» в теплоаккумуляторе и будет расходоваться уже оттуда по потребностям, а котел в это время может «отдохнуть».

Дополняется такая схема специальным оборудованием Laddomat, которое представляет собой устройство, имеющее в своей конструкции: циркуляционный насос, встроенный термовентиль, шаровые краны, термометры, автоматический клапан для регулирования естественной циркуляции теплоносителя и другие важные узлы. Устройство Laddomat предназначено для регулирования накопления горячей воды в теплоаккумуляторе и обеспечения быстрого выхода котла в рабочий режим сразу после растопки или дозакладки топлива. Кроме того, Laddomat абсолютно незаменимо при отключении электроэнергии. В этот момент устройство защищает котел от перегрева, благодаря циркуляции теплоносителя между котлом и буферной емкостью (теплоаккумулятором).

По сути Laddomat, управляет интенсивностью процесса горения в котле, посредством создания в теплоаккумуляторе нескольких слоев разной температуры. Такая схема обеспечивает эффективную работу пиролизного котла и его комфортное использование, а также значительную экономию топлива.

Экономическая целесообразность пиролизного котла. Вместо выводов

Справедливости ради необходимо отметить, что экономический эффект от использования пиролизного котла в сравнении традиционным твердотопливным, тем выше, чем больше площадь отапливаемого дома, а следовательно, выше мощность отопительного оборудования. Для дома площадью около 300 метров, ежегодная экономия на дровах составляет около 12 тысяч рублей (на дату написания статьи). Учитывая, что хороший пиролизный котел «живет и трудится» минимум 20 лет, то накопленный эффект будет весьма существенным.

Безусловно, долговечность котла зависит от условий эксплуатации. Тот факт, что эффективность пиролизных котлов зависит от влажности древесного топлива, зачастую относят к их недостаткам. Однако это касается всех котлов на древесине, что бы не говорили их производители. Свежая древесина плохо горит, сильно дымит и значительно сокращает срок службы котла и дымохода. Мощность котла снижается до 50 %, а потребление топлива возрастает в два раза.

Древесина 20 % влажности имеет тепловую ценность 4 кВт.час на 1 кг; Древесина 60 % влажности имеет тепловую ценность 1,5 кВт.час на 1 кг.

Максимальная мощность и длительный срок службы котла обеспечиваются сжиганием древесины, отлежавшейся под навесом минимум 2 года.

В качестве топлива для пиролизного котла можно использовать древесные поленья, колотые дрова длиной 330, 530, 730 и 1000 мм, (в зависимости от мощности котла), можно использовать даже древесные колоды большого диаметра. Можно использовать древесину и с бОльшим диаметром в форме колоды, при этом снизится номинальная мощность, но увеличится время горения. Кроме того, экономятся не только физические усилия, но и необходимое время, для колки дров.

Принцип работы пиролизного котла

Сжигание топлива в классических твердотопливных котлах – это хорошая альтернатива применению для отопления дома традиционных энергоносителей, таких как природный газ или электричество. Но данные устройства не полностью используют энергию горения дров. При работе обычного котла выделяющийся при высокой температуре из топлива газ просто уходит наружу вместе с продуктами горения. Принцип работы пиролизного котла позволяет использовать этот газ, тем самым увеличивая КПД агрегата и длительность интервала между загрузками топлива. Такие аппараты еще называют газогенераторными.

Пиролизный котел в разрезе

Из чего состоит газогенераторная установка?

Главное отличие от классического котла на дровах – наличие дополнительной камеры сгорания, в которой происходит дожигание выделяющегося газа, а в первичной топке он генерируется из дров при недостаточном количестве кислорода. Компоновка камер и устройство пиролизного котла может быть различным, топка может находиться как снизу, так и сверху, принцип действия это не меняет. Традиционно она располагается снизу, над зольником, в который для удобства очистки помещают выдвижной ящик. Крышка зольника откидывается вверх и в рабочем режиме служит для регулировки количества воздуха, поступающего в топку. Это реализовано с помощью цепного привода, который натягивается или отпускается термостатом. Последний установлен в верхней части котла.

Принцип работы пиролизного котла

Все основные элементы и детали установки можно увидеть, изучив подробный чертеж пиролизного котла. Главная топка снабжена дверцей для загрузки дров и в процессе работы плотно закрыта. Над ней устроена вторичная камера сгорания, в которой расположены устройства подачи воздуха. Они могут иметь различную конфигурацию в аппаратах разных производителей, но задача их одинакова: подавать в камеру дожигания подогретый воздух через множество отверстий определенного диаметра. Нагрев воздуха происходит по пути от дверцы зольника до распределителей.

Конструкция пиролизного котла предусматривает возможность очистки верхней камеры дожигания, для этого она оборудована специальной дверцей. Пространства обеих камер сообщаются между собой каналом, по которому поднимаются газы для сжигания. Внешней оболочкой корпуса является водяная рубашка, нагреваемая обеими топками. Для подачи теплоносителя в систему отопления в нее врезаны патрубки с резьбой. Контроль температуры воды и давления осуществляется по приборам, установленным на фронтальной панели.

Дымоход для пиролизного котла ничем не отличается по своему устройству от труб для выброса продуктов горения классических агрегатов. Одно из требований – достаточная тяга для работы котла. Наиболее простая конструкция агрегата не предусматривает установку дутьевого вентилятора, поэтому горение идет за счет естественной тяги. Второе требование — это чтобы часть трубы, находящаяся на улице, была утеплена. Причина – низкая температура дымовых газов (до 150 ⁰С), поэтому очень высока вероятность выпадения на ней конденсата и быстрого разрушения материала трубы.

Описание схемы работы пиролизных котлов

Полное представление о работе агрегата может дать принципиальная схема пиролизного котла. Вначале главная топка загружается топливом и разжигается. При этом заслонка зольника максимально открыта. После того как дрова разгорятся, дверца начинает прикрываться, процесс горения замедляется и переходит в тление. Тогда и начинается интенсивное выделение древесного газа, который поднимается и попадает во вторичную камеру дожигания. Туда же через множество калиброванных отверстий подается нагретый воздух. Последний попадает в канал из того же проема под крышкой зольника и по дороге получает тепло от горячей стенки топки.

Принципиальная схема котла

Весь технологический процесс протекает благодаря естественной тяге, создаваемой дымоходом, поэтому скорости движения воздуха и дымовых газов в каналах невелики. Схема работы пиролизного котла заключается в том, что во вторичной камере нагретый воздух вступает в термохимическую реакцию с древесными газами и воспламеняет их. В результате сгорают не только газы, но и мелкие летучие частицы, благодаря чему дым из трубы практически незаметен. В действительности пиролизное сжигание топлива более экологично, нежели традиционное, поскольку продукты сгорания от него содержат гораздо меньше оксидов углерода и азота, а также частиц золы.

Дрова, находящиеся в топке, горят медленнее чем обычно, поэтому одной загрузки может хватить на 10–12 часов работы, в зависимости от мощности газогенераторной установки и влажности дров. Настройка пиролизного котла заключается в ограничении подачи воздуха для горения. Слишком малое его количество не позволит начаться термохимическому процессу во вторичной топке, а слишком большое вызовет неполное сгорание газов и понижение КПД агрегата. Для аппарата, работающего на естественной тяге, потребуется настройка расхода воздуха в каждом индивидуальном случае, так как высота и диаметр дымоходной трубы может очень различаться. Соответственно, сила тяги будет разной. В некоторых случаях ее следует увеличить путем поднятия трубы на большую высоту.

Если цепной привод крышки зольника снабжен термостатическим регулятором, то настройка аппарата сводится к установке желаемой температуры теплоносителя. Термоэлемент, встроенный в водяную рубашку газогенераторной установки, воздействует на привод цепи в зависимости от температуры воды и сам прикрывает или открывает заслонку, регулируя интенсивность горения.

Сравнение пиролизного и твердотопливного котла

Для создания искусственной тяги, которая не будет зависеть от параметров дымохода, котлы пиролизного типа дополнительно снабжаются дутьевым вентилятором и комплектом автоматики, регулирующим его работу. Если обычный агрегат может работать с КПД порядка 85–90%, то дутьевая машина помогает его развивать до 93%. Здесь есть недостаток — зависимость от внешних источников энергии.

Достоинства и недостатки

Источники тепла данного типа обладают многими преимуществами:

• Принцип действия и работа пиролизных котлов позволяет достигать отличных показателей эффективности при сжигании твердого топлива – 90–93% КПД.
• Процесс более экологичен, в атмосферу выбрасывается гораздо меньше вредных веществ.
• Интервал между загрузками топлива не меньше, чем у агрегатов длительного горения – 12 часов, работать кочегаром придётся не чаще 2 раз в сутки.
• Обслуживание и чистка установки не представляют проблемы, ко всему внутреннему пространству есть доступ, а многие аппараты оборудованы выдвижным ящиком зольника. Принцип действия пиролизного котла практически безотходный, золы и пепла остается очень мало, поэтому операцию выполнять надо нечасто.
• Экономичность. Ориентировочно расход топлива на 100 м² помещения при его высоте до 3 м составляет 10 кг в сутки.
• Установки, работающие на естественной тяге, не зависят от наличия электричества в сети.

Как и любой другой аппарат, работающий на твердом топливе, пиролизный котел отопления нуждается в защите от закипания теплоносителя внутри водяной рубашки. Это может привести к разрыву оболочек и дорогостоящему ремонту. По этой причине производители ставят на свои изделия дополнительные водяные ТЭНы охлаждения, которые одновременно могут служить источником горячей воды для хозяйственных нужд.

Из недостатков агрегатов пиролизного типа можно выделить следующие:

• Требуется топливо с невысоким содержанием влаги, влажность дров не должна превышать 25%. Процесс интенсивного выделения газов для дожигания сильно затруднен, если дрова откровенно сырые. Это негативно влияет на работу пиролизного котла, снижая его КПД.
• Практика эксплуатации показывает, что на стенках первичной камеры со временем появляются отложения дегтя и смол, поскольку температура в ней относительно невысокая, а в качестве топлива чаще всего берут березу или древесину хвойных пород. Этот налет надо периодически удалять, он затрудняет передачу тепла водяной рубашке.
• Стоимость выше, чем у классического твердотопливного котла. Это оправдано, ведь технология процесса более прогрессивная и дает высокие показатели, которые позволят экономить при эксплуатации.

Заключение

При выборе источника тепла для дома лучше ориентироваться на изделия средней ценовой категории, сильно экономить в этом вопросе не стоит. Ведь от того, как работает пиролизный котел, зависит комфорт и тепло вашего дома.

Что такое пиролизный котел длительного горения

Среди отопительного оборудования, работающего на твердом топливе, пиролизный котел занимает особое место. О чудодейственных свойствах этих теплогенераторов придумано много небылиц. Мы хотим развеять мифы и объективно представить твердотопливные газифицирующие котлы в нормальном свете – как эффективные источники тепла со своими преимуществами и недостатками. Для начала поясним, что такое пиролиз.

• 1 Кратко о пиролизном горении
• 2 2 типа газогенераторных котлов
  • 2.1 Принцип работы пиролизного агрегата
  • 2.2 Описание газифицирующих теплогенераторов
• 3 Правила эксплуатации
• 4 Реальные преимущества пиролизных отопителей
• 5 Существенные минусы котлов
• 6 Выводы и рекомендации по выбору

Кратко о пиролизном горении

Процесс пиролиза – это медленное разложение углеродного топлива, происходящее под воздействием высокой температуры при недостатке кислорода. На выходе получается горючий газ либо жидкое топливо – в зависимости от исходного сырья и условий протекания химической реакции.

Пиролизные котлы отопления производят и сжигают именно газ, отсюда второе название – газогенераторные или газифицирующие. Начальное сырье – сухие дрова, уголь, топливные брикеты.

Схема газогенераторной установки, вырабатывающей топливо для двигателя внутреннего сгорания

Справка. Для пиролизного горения используется самое разнообразное твердое топливо, содержащее углеводородные соединения. Пример – производство жидкого горючего из старых автомобильных покрышек либо сжигание мусора в промышленных газогенераторных печах.

Как происходит пиролиз древесины:

Перед загрузкой внутрь газогенератора древесина подсушивается. Иначе энергия нагрева станет расходоваться на испарение воды, реакция пиролиза сильно замедлится, на выходе получим кучу водяного пара.

Отметим, что любой процесс сжигания твердого топлива сопровождается выделением древесного газа, даже в костре (смотрим фото). Подробнее пиролиз описывается в другой нашей публикации.

2 типа газогенераторных котлов

Принцип работы обоих агрегатов одинаков, только сжигание организовано по-разному. В любом пиролизном котле имеется 2 камеры:

• топливник, где происходит горение, разложение дров с выделением горючих газов;
• вторичная камера, где топочные газы сгорают, выделяя дополнительное тепло.

То есть, принцип действия пиролизного котла основан на раздельном сжигании топлива. Древесина горит, отдает тепло и нагревает верхние слои, отчего выделяется угарный газ и водород. Смесь поступает во вторичную камеру и сгорает благодаря отдельной подаче воздуха.

Для более понятного описания дровяных и угольных теплогенераторов мы решили воспользоваться классификацией известной чешской фирмы Atmos, которая более 10 лет производит двухкамерные отопители. Итак, котлы делятся на 2 группы:

Рассмотрим каждую разновидность отдельно, используя в качестве примеров котлы «Атмос».

Принцип работы пиролизного агрегата

Для описания возьмем маломощную модель Atmos DC15E максимальной производительностью 15 кВт. Изнутри котел пиролизный выглядит так (ориентируемся по чертежу):

• сферические корпусы обеих камер сварены из стали толщиной 6—8 мм, верхняя – это топливный бункер, нижняя – камера догорания;
• изнутри стенки защищены огнеупорной оболочкой из керамики (футеровкой);
• из верхней топки в нижний отсек ведет газоход, чей размер ограничивается соплом керамической форсунки;
• подвижная колосниковая решетка встроена в проходное сечение форсунки;
• сзади к камерам подведены отдельные воздушные каналы, поступление воздуха регулируется механическим термостатом (цепным регулятором тяги) и ручной заслонкой;
• внутренний корпус окружен водяной рубашкой из металла 3 мм, обшитой слоем утеплителя и внешней облицовкой;
• на случай перегрева внутрь рубашки вмонтирован змеевик – водяной контур аварийного охлаждения котла, штуцеры выведены на верхнюю панель;
• на задней стенке располагаются патрубки подключения к системе отопления и дымоходу;
• роль зольника играет вторичная камера дожига, где размещен защитный керамический элемент, показанный ниже на фото.

Слева на фото топливный бункер с форсункой, справа – вторичная камера дожига

Примечание. Устройство пиролизных теплогенераторов других европейских производителей (например, Buderus, Viessmann) практически не отличается от конструкции «Атмосов», хотя последние заметно дешевле.

Схема работы твердотопливного котла DC15E следующая. Крупные поленья закладываются в топку и разжигаются, первичный воздух идет через заслонку в задней стенке. Дальнейшие процессы:

При полноценной работе температура в топливнике достигает 800 градусов, агрегат выходит на максимальный КПД 83% (заявлен производителем). Если «прижать» воздух заслонкой и перевести котел в режим длительного горения, эффективность упадет до 71%.

Причина – уменьшение количества теплоты от прямого сжигания дров, снижение температуры, замедление пиролиза. Внешний вид и конструкция отопителя представлена на видео:

Описание газифицирующих теплогенераторов

В целом конструкция этих котлов повторяет устройство пиролизных теплогенераторов, но есть и существенные отличия:

• первичный и вторичный воздух нагнетается вентилятором, как правило, дымососом;
• воздушные потоки направляются на топливо с боковых стенок;
• температурой теплоносителя управляет блок автоматики;
• изменена форма керамической форсунки и отбойника во вторичном отсеке;
• в задней части установлен жаротрубный теплообменник;
• КПД котлов лежит в пределах 81…87%, наибольшая температура факела пламени – 1250 °C (данные производителя «Атмос»).

Конструкция газифицирующего котла в разрезе. Воздух на горение подается дымососом из отверстий в боковых стенках топливника (на схеме не показаны)

Принцип работы газифицирующего отопителя такой же – верхний отсек служит бункером для дров и газогенератором, в нижнем происходит сжигание. Благодаря высокому расходу воздуха в камере догорания образуется факел пламени, повышается температура, древесина и уголь сгорает лучше.

Газогенераторные котлы разных брендов могут отличаться в мелочах – формой топливника, способами распределения воздуха в камерах, конфигурацией форсунки. В недорогих моделях вместо фигурной керамики может применяться кирпичная футеровка, отсутствовать контур водяного охлаждения, использоваться металл 4–5 мм толщиной.

Правила эксплуатации

Чтобы получить от газогенераторного отопителя хорошую теплоотдачу при минимальном расходе топлива, производители рекомендуют придерживаться следующих правил:

• использовать только сухие дрова, допустимая влажность 12…20%;
• при установке и обвязке котла обязательно применять трехходовой смесительный клапан либо комплексное устройство Laddomat-21 для поддержки температуры в обратной линии на уровне 65 °C;
• рабочая температура теплоносителя на подаче – 80…90 °C;
• теплогенератор должен работать на мощности, близкой к максимальной, нельзя долго эксплуатировать агрегат в режиме малой производительности (менее 50%);
• очень желательно топить крупными поленьями, но не круглыми колодами;
• вместе с пиролизными котлами настоятельно рекомендуется применять буферную емкость, которая будет аккумулировать излишки тепловой энергии;
• требование к минимальному объему теплоаккумулятора – 25 литров на каждый киловатт мощности отопителя.

Пояснение. Если в котловой бак пойдет холодный теплоноситель с температурой ниже 65 градусов, то в процессе газификации топлива в первичной камере образуется конденсат и деготь. Подробнее о правильной обвязке читаем в отдельном руководстве о подключении ТТ-котлов.

Применение буферной емкости обусловлено эффективным режимом работы котла – интенсивное горение, температура на выходе 80…90 градусов. Именно при таких условиях достигается высокий КПД 86–87%. «Душить» теплогенератор по воздуху нельзя, эффективность сжигания снизится до 40–50%, как у самодельной печки-буржуйки.

Реальные преимущества пиролизных отопителей

Перечислим плюсы газифицирующих котлов, декларируемые продавцами, а потом отсеем откровенные байки:

• пиролизные источники тепла являются полноценными газогенераторами, выделяющими горючий синтез-газ;
• агрегаты очень экономичны и экологичны благодаря высокому КПД;
• котлы полностью сжигает уголь и дрова, практически без остатка;
• длительность горения – свыше 10 часов (самый скромный показатель – 8 часов).

Примечание. Рекламисты и не слишком добросовестные производители всегда сравнивают газогенераторные агрегаты с обычными котлами прямого горения, «забывая» о столь же эффективных пеллетных отопителях. Но даже такое сравнение не слишком выигрышное.

Первое заявление чересчур смелое. Вспомним: интенсивный пиролиз начинается от сильного нагрева и недостатка кислорода, а что происходит в котле? Вентилятор нагнетает воздух в топку с избытком, никакого тления нет. Синтез-газ, конечно, выделяется, но прямое сжигание топлива тоже присутствует.

Слева показан факел пламени в отсеке дожига при работе котла, справа – огнетрубный теплообменник (вид сверху)

Разберем остальные преимущества:

Справка. Чешский производитель Atmos так и описывает достоинства своих теплогенераторов (дословно): большой бункер для топлива – продолжительное время горения. Отсюда вывод: заявление о длительности работы правдиво, только причина другая – вместительность топки, а не факт генерации древесного газа.

Также много небылиц рассказывается об экономичном режиме тления, который в пиролизных агрегатах попросту отсутствует. В инструкции по эксплуатации «Атмос DC15E» так и написано – уменьшение интенсивности пламени ведет к снижению эффективности и повышению расхода топлива.

Новейший теплогенератор «Атмос» пиролизного типа на выставке «Акватерм–2019»

Существенные минусы котлов

Если вы посетите любой интернет-магазин отопительных агрегатов и поинтересуетесь, сколько стоят пиролизные теплогенераторы, то сразу увидите их главный недостаток. Не самый дорогой российский котел «Суворов М» К-20 (20 кВт) обойдется в 1320 у. е., а идентичный по мощности ATMOS DC 20 GS – 2950 у. е. Для сравнения: цена недешевого традиционного отопителя Buderus Logano S131-22 H составляет 1010 у. е.

Обозначим другие недостатки газифицирующих источников тепла:

• 2 камеры, футеровка из кирпича или керамики плюс водяная рубашка в нижней части корпуса – перечисленные конструктивные решения значительно увеличивают массу и размеры агрегатов;
• высокие требования к качеству топлива;
• теплоноситель с температурой 80 °C редко используется при обогреве частных домов, значит, не обойтись без дорогостоящего теплоаккумулятора + элементы обвязки;
• керамические детали футеровки не вечны – от перегрева форсунка может треснуть и ее придется менять.

Надо сказать, пиролизные котлы привлекают домашних умельцев. Но сделать такой агрегат своими руками очень непросто, нужен опыт и вложение средств в закупку материалов. Бесплатно изготовить отопитель не получится. Куда проще сварить обычный или шахтный котел.

Примечание. Судя по отзывам владельцев котлов на тематических форумах, использовать сырые дрова все-таки возможно. Алгоритм такой: агрегат растапливается и прогревается сухими поленьями, затем подкидывается влажная древесина. Но доля такого топлива не должна превышать 30%, иначе пойдет копоть и сажа. Послушаем мнение эксперта на видео:

Выводы и рекомендации по выбору

Выбирать из всех существующих котлов пиролизный имеет смысл при таком раскладе:

• вы готовы платить за эффективность и сохранение окружающей среды;
• бюджет позволяет приобрести отопитель и теплоаккумулятор нужного объема;
• в котельной хватает места под оборудование;
• есть возможность заготавливать качественные дрова, покупать брикеты либо сушить свежесрубленную древесину.

Модель теплогенератора подбирается по мощности и функциональности. Как правильно выбрать источник тепла на дровах для дома, читайте в нашей инструкции.

Изначально пиролизные бытовые котлы рассчитаны на установку бака-аккумулятора и использование хорошего топлива. Это западноевропейская практика, где твердотопливные агрегаты нельзя эксплуатировать без буферного резервуара.

У нас доходы не столь высоки, оттого домовладельцы экономят на всем – оборудовании, горючем, способе сжигания. Отсюда вывод: на данный момент газогенераторные установки несовместимы с нуждами и расходами большинства домовладельцев, ведь их не удастся правильно эксплуатировать.

Преимущества пиролизного котла

Используя пиролизный котел в системе отопления, можно увеличить время автономной работы оборудования до 8‑24 часов в зависимости от модели. При наличии функции автоматической подачи топлива установкам, работающим на пеллетах, потребуется обслуживание не чаще раза в месяц. От твердотопливных котлов стандартной конструкции пиролизные агрегаты отличаются удобством эксплуатации, экономичностью, возможностью регулирования мощности.

Типы конструкций и как они работают

Спрос на твердое топливо стабильно высок. Такой выбор полностью оправдан при отсутствии возможности газификации дома или производственного объекта. Отопительное оборудование, работающее на древесине, угле, пеллетных или торфяных блоках, с повышенной эффективностью функционирует при использовании технологии пиролизного сжигания. Сам процесс представляет собой распад органических веществ при их нагреве до высоких температур.

Для охлаждения корпуса и основных узлов конструкции используется водяная рубашка. Для регулировки интенсивности горения применяется дутьевой вентилятор.

С принудительной подачей воздуха

Особенность устройства отопительного газогенераторного котла с принудительной подачей воздуха – наличие между камерами сгорания форсунки с прямым сечением. Материалом для ее изготовления служит огнеупорный сплав, который по своим характеристикам похож на шамотный кирпич. Воздух нагнетается в топку вентилятором, повышая полноту сгорания продуктов до состояния мелкого пепла.

Естественная технология

В основе принципа работы котлов с естественной подачей воздуха лежит ограничение интенсивности горения.

Повышение эффективности функционирования оборудования при обогреве помещений обеспечивается за счет тления древесины. При этом выделяется повышенное количество пиролизных газов. Но для экономичной работы агрегата важна корректная отладка процесса горения.

Другие отличия пиролизных котлов

В газогенераторных котлах схемой работы предусмотрено использование 2 камер сгорания. Это обеспечивает более эффективную теплоотдачу. Горение пиролизных газов происходит при повышенных температурах (около 1000°С), что обеспечивает увеличение уровня КПД. Он составляет 80‑90%, в отличие от 50‑60% у агрегатов классического исполнения.

Пиролизное оборудование отличается также повышенной требовательностью к качеству топлива. Для обеспечения оптимальной производительности его влажность не должна превышать 20%, термодинамическая отдача будет наиболее высокой.

Примерные характеристики

При выборе отопительного оборудования важно учитывать не только мощность, но и такую характеристику агрегатов, как толщина металла, из которого изготовлен корпус (она может составлять от 4 до 8 мм для наружных и от 5 до 10 мм для внутренних частей конструкции). Обязательно наличие футеровки. Она эффективно разграничивает температурные зоны, где происходит термическое разложение древесины и водоохлаждение стенок корпуса.

При установке оборудования важно учитывать его вес. В зависимости от мощности агрегата он может составлять от 400 кг до 5 т. Габариты корпуса – не меньше 745х1055х1255 мм. Отапливаемая площадь – от 16 до 300 м².

При этом важно делать поправку на высоту помещения. Если она превышает 3 м, то на каждый последующий метр стоит добавлять 2‑3% производительности.

Экономичность оборудования

Повышенная экономичность бытовых и промышленных котлов основана на особенностях конструкции оборудования. Они оснащаются дымососами для создания принудительной регулируемой тяги. Из-за этого газоходы имеют большую длину, что позволяет увеличить поверхность теплообмена, повышая КПД твердотопливного котла газогенераторного типа и снижая температуру продуктов сгорания до 130‑140°С.

Возможность регулирования производительности позволяет учитывать внешние факторы (требования к температуре в помещениях, погодные условия). При этом на экономичность пиролизного оборудования влияет качество теплоносителя. Рекомендуется использовать для данных целей дистиллированную воду. Она содержит сравнительно небольшое количество солей, что исключает проблему образования осадка на внутренней поверхности теплообменника.

Используемое топливо

Пиролизный котел отличается от традиционного универсальностью при выборе топлива. Кроме каменного угля, дров, пеллет можно использовать торфяные брикеты, отходы древесины, целлюлозосодержащие материалы. Отдельные модели применяют для сжигания бытового или строительного мусора. Производительность котельного оборудования напрямую зависит от влажности топлива. При сжигании дров весом 1 кг при влажности 20 и 50% установка выработает мощность 4 и 2 кВт соответственно.

Плюсы и минусы газогенераторных котлов

Большинство преимуществ пиролизных агрегатов базируется на принципе работы и особенностях эксплуатации и конструкции. В частности, производители устанавливают в котлах дополнительные водяные ТЭНы, которые можно задействовать как источник горячего водоснабжения для частного дома. Одновременно нагреватель служит защитой оборудования от закипания теплоносителя.

К достоинствам газогенераторных котлов относятся:

Среди существенных недостатков выделяют отсутствие возможности работы газогенераторного котельного оборудования без подключения к электросети. Пиролизные агрегаты нельзя назвать компактными. Установки отличаются высокой стоимостью. При малой загрузке (до 50%) они работают нестабильно.

Известные модели и производители

На отечественном рынке представлен широкий выбор пиролизных котлов длительного горения с водяным контуром.

Российские предприятия предлагают установки следующих марок:

Среди зарубежных производителей лидерство на рынке по данному направлению удерживают чешская компания Atmos и немецкая фирма Buderus. В первом случае есть выбор техники для обогрева жилых домов, теплиц, производственных помещений. Возможен отбор тепла для горячего водоснабжения. Предусмотрена работа котлов Atmos в режиме агрегата стандартной конструкции при отсутствии электропитания.

В линейке Buderus представлен широкий выбор малоразмерных моделей пиролизного типа. Это позволяет устанавливать мини-оборудование в помещениях небольшой площади. Техника выделяется среди аналогов высоким качеством сборки, надежностью, удобством и функциональностью. Но при покупке важно учитывать, что компактная топка не позволит использовать длинные поленья.

Похожие записи:

Газовые котлы, как установить и подключить газовый котел, правила установки газовых котлов Как выбрать качественный датчик протока воды для котла? Конденсационные котлы — отделяем правду от мифов Установка газового котла в частном доме: правила, требования и советы